دارة RLC على التوالي – الرنين الكهربائي
الفيزياءالكهرباء والدوائر الكهربائية17–18 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلدارة تضم R وL وC على التوالي يغذيها جهد متردد: يُظهر منحنيا u وi فرق الطور بينهما، إلى جانب مخطط المتجهات الطورية ومنحنى شدة التيار بدلالة التردد. غيّر L أو C أو التردد حتى يصبح Z_L = Z_C، فتبلغ شدة التيار قيمتها العظمى ويتفق u وi في الطور؛ هذا هو الرنين الكهربائي، وهو المبدأ الذي يقوم عليه ضبط المذياع على محطة.
الدرس: التيار المتردد
ماذا تعرض
في دارة RLC على التوالي يغذيها جهد متردد، يعيق الملف الحثي والمكثف التيار بمفاعلتين هما Z_L = ωL وZ_C = 1/(ωC)، وتتغيران في اتجاهين متعاكسين عند رفع التردد. والمعاوقة Z = √(R² + (Z_L − Z_C)²). عندما يكون Z_L > Z_C يتقدم الجهد على التيار في الطور، وعندما يكون Z_L < Z_C يتأخر عنه. وعند تردد الرنين f₀ = 1/(2π√(LC)) تلغي المفاعلتان إحداهما الأخرى، فتصبح Z مساوية لـ R، وتبلغ شدة التيار ذروتها، ويتفق u وi في الطور. لا تغيّر R قيمة f₀، وإنما تحدد حدة الذروة فقط.
طريقة الاستخدام
ابدأ من القيم الافتراضية وغيّر «التردد» ببطء: لاحظ إزاحة الطور بين منحنيي u وi وكيف تتغير أطوال المتجهات الطورية. اضغط «اضبط f على الرنين» للانتقال إلى f₀ وتحقق من أن متجهي L وC يلغي أحدهما الآخر. ثم غيّر «المحاثة L» أو «السعة C» لتحريك ذروة منحنى «I بدلالة f»، وغيّر «المقاومة R» لتجعل الذروة أحدّ أو أعرض.
المعاملات القابلة للتغيير
- التردد 10–200 Hz
- المقاومة R 5–200 Ω
- المحاثة L 10–600 mH
- السعة C 5–200 µF
أسئلة للاستكشاف
- إذا زادت السعة أربعة أضعاف، فكيف يتغير تردد الرنين؟
- كيف تعرف من مخطط المتجهات الطورية أن الدارة حثية أو سعوية؟
- كيف يغيّر خفض R ارتفاع ذروة الرنين وعرضها، وهل تتحرك f₀؟
